Summary

הצלה אפיון של וירוס רקומביננטי מעולם חדש Zika וירוס זיהום מזוהם

Published: June 07, 2017
doi:

Summary

פרוטוקול זה מתאר את ההתאוששות של וירוס זיהום זיהומיות משני שיבוט cDNA שני פלסמיד זיהומיות.

Abstract

שיבוטים cDNA זיהומיות לאפשר מניפולציה גנטית של הנגיף, ובכך להקל על עבודה על חיסונים, פתוגנזה, שכפול, שידור האבולוציה ויראלי. כאן אנו מתארים את הבנייה של שיבוט זיהומיות עבור Zika וירוס (ZIKV), אשר כרגע גורם להתפרצות נפץ באמריקה. כדי למנוע רעילות לחיידקים, כי הוא נצפה בדרך כלל עם פלסמידים הנגזרים flavivirus, יצרנו מערכת שני פלסמיד המפריד בין הגנום בגן NS1 והוא יציב יותר מאשר באורך מלא בונה שלא ניתן לשחזר בהצלחה ללא מוטציות. לאחר עיכול קשירת להצטרף שני קטעים, RNA ויראלי באורך מלא יכול להיווצר על ידי שעתוק במבחנה עם פולימרז T7 RNA. בעקבות electroporation של RNA transcribed לתאים, וירוס היה התאושש כי הציג דומה קינטיקה הצמיחה במבחנה ב vivo ארסיות פנוטיפים זיהום בעכברים ויתושים, בהתאמה.

Introduction

נגיף זיקה (ZIKV: משפחה Flaviviridae : Genus Flavivirus ) הוא flavivirus שנולדו יתוש שהגיע בברזיל ב 2013-14 ו היה קשור לאחר מכן עם התפרצות מסיבית של מחלה חום כי התפשטה ברחבי אמריקה 1 . בנוסף, ZIKV נקשר לתוצאות חמורות של המחלה, כגון תסמונת Guillain-Barré במבוגרים ו מיקרוסקפליה בעוברים ובילודים. מעט ידוע על ZIKV לפני התפשטותה המהירה בחצי הכדור המערבי. זה כלל היעדר כלים מולקולריים, ובכך מעכב מחקר מכניסטי. כלים מולקולריים לווירוסים, כגון שיבוטים cDNA זיהומיות, להקל על החיסון ועל התפתחות טיפולית אנטי ויראלית, ולאפשר הערכה של גורמים גנטיים ויראליים הקשורים פתוגנזה ויראלי דיפרנציאלי, התגובה החיסונית ואת האבולוציה ויראלי.

Flavivirus שיבוטים זיהומיות ידועים להיות מאוד לא יציבים חיידקים עקב CRיזמים prokaryotic yptic הנוכחי בגנום שלהם 3 . מספר גישות שימשו לשיפור הבעיה; כולל החדרת טנדם חוזרת במעלה הזרם של רצפים ויראליים 4 , מוטציה של רצפים prokaryotic משוער prokaryotic 5 , פיצול הגנום למספר פלסמידים 6 , וקטורים מספר להעתיק נמוך (כולל כרומוזומים מלאכותיים חיידקים) 7 , 8 והכנסת אינטרונים בגנום ויראלי 9 . מערכת אחת באורך מלא ללא שינויים תוארה עבור ZIKV; עם זאת, שיבוט זה נראה להיות מוחלש בתרבית תאים בעכברים 10 . קבוצות אחרות יש מהונדסים אינטרונים לתוך הגנום ZIKV, המאפשר הפרעה רצפים יציבים חיידקים שיכולים להיות spliced ​​החוצה בתאי יונקים במבחנה לייצור וירוס זיהומיות 11, 12 . בנוסף, מערכת מבוססת PCR בשם זיהום Subgenomic-Amplicons שימש בהצלחה להציל את אב טיפוס MR766 אב טיפוס של ZIKV 13 . הגישה המתוארת כאן אינה דורשת רצפים זרים, אלא משבשת את הגנום באזור של חוסר יציבות גבוהה באמצעות פלסמידים מרובים, אשר בעבר נעשה שימוש בהצלחה עם קדחת צהובה 6 , דנגה 14 , 15 ו נילוס המערבי וירוסים 16 . יתר על כן, תוספת של רצף הפטיטיס D ribozyme על טרמיני הגנומי ויראלי מקל על יצירת של 3 אות 'אותנטי ללא צורך הוספת של האתר linearization. בנוסף, הן פלסמידים בנויים וקטור מספר עותק נמוך (pACYC177, ~ 15 עותקים לכל תא) כדי למתן כל רעילות שיורית 17 . הנגיף התאושש מציג פרופיל צמיחה דומהנגיף הוריתי ב עקומות הצמיחה במבחנה 8 שורות תאים המרכיבים מגוון של סוגי תאים נגזר הן יונקים וחרקים, וכן הציג פרופילים פתוגניים זהים בעכברים זיהום, הפצה ושיעורי תעבורה יתושים 18 .

להלן, אנו מפרטים בפרוטוקול המתאר כיצד לגדל את פלסמידים משוכפלים זיהומיות, ליצור אורך מלא RNA ויראלי (הגנום ויראלי) במבחנה, ולשחזר וירוס זיהומיות בתרבית תאים. ראשית, אנו מתארים את התפשטות של פלסמידים חיידקים או חיידקים ללא הגברה באמצעות הגברה מעגל הגברה (RCA). לאחר מכן, אנו מראים כיצד שני פלסמידים מתעכלים ולאחר מכן ligated לאחר מכן יחד כדי ליצור וירוס באורך מלא. לבסוף, אנו מתארים את הייצור של רנ"א transcript ו electroporation הבאים שלה לתוך תאים Vero, ואחריו טיטרציה של וירוס התאושש ( איור 1 ). הגישה המתוארת היא מהירה, המאפשרתR ההתאוששות של מניות זיהומיות וירוס בשבועות 1-2.

Protocol

1. המרה ושחזור של פלסמידים משוכפלים זיהומיות להפוך את שני פלסמידים (בנפרד) באמצעות פרוטוקול טרנספורמציה מסחרית ( למשל , פרוטוקול שינוי 5 דקות NEB) עם כמה שינויים. שני פלסמידים מכילים קידוד גנים עבור עמידות ampicillin,…

Representative Results

פרוטוקול המתואר כאן מאפשר התאוששות של זיהום נגוע נגוע זיקה וירוס. מניפולציה של שני מערכת פלסמיד שיבוט זיהומיות היא פשוטה כאשר מבוצעת בזהירות, לעומת גירסאות באורך מלא, שהם מאוד לא יציבים (נתונים לא מוצגים). לאחר עיכול קשירת של שתי חתיכות נפרדות, כתרים…

Discussion

Here we describe a method for the recovery of a bipartite infectious cDNA clone system for ZIKV. Previously described clones for ZIKV suffer from either attenuation or require the addition of introns, making plasmids larger and preventing rescue in insect cells. Infectious virus can be recovered using the two-plasmid clone system in either mammalian or insect cells (data not shown). In addition, virus recovered from this system behaves similarly to wild-type virus in several cell lines, in an immunocompromised mouse mode…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים מבקשים להודות לקריסטן בולרד-פייבלמן, למילנה וסלינוביץ וקלאודיה רוקר על עזרתם באפיון הווירוס הנגזר משבטים. עבודה זו נתמכה בחלקו על ידי מענקים של המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות, NIH תחת מענקים AI114675 (BJG) ו AI067380 (GDE).

Materials

NEB Stable CompetentE. coli New England BioLabs C3040H
Carbenicillin, Disodium Salt various
Zyppy Plasmid Miniprep Kit Zymo Research D4036
ZymoPURE Plasmid Maxiprep Kit Zymo Research D4202
SalI-HF New England BioLabs R3138S 20,000 units/ml
NheI-HF New England BioLabs R3131S 20,000 units/ml
ApaLI New England BioLabs R0507S 10,000 units/ml
EcoRI-HF New England BioLabs R3101S 20,000 units/ml
BamHI-HF New England BioLabs R3136S 20,000 units/ml
HindIII-HF New England BioLabs R3104S 20,000 units/ml
illustra TempliPhi 100 Amplification Kit GE Healthcare Life Sciences 25640010
NucleoSpin Gel and PCR Clean-up Macherey-Nagel 740609.5
Shrimp Alkaline Phosphatase (rSAP) New England BioLabs M0371S 1,000 units/ml
Alkaline Phosphatase, Calf Intestinal (CIP) New England BioLabs M0290S 10,000 units/ml
T4 DNA Ligase New England BioLabs M0202S 400,000units/mL
HiScribe T7 ARCA mRNA Kit New England BioLabs E2065S
Vero cells ATCC CCL-81
ECM 630 High Throughput Electroporation System BTX 45-0423 Other machines are acceptable.
LB Broth with agar (Miller) Sigma L3147 Can be homemade as well.
Terrific Broth Sigma T0918 Can be homemade as well.
Petri Dish Celltreat 229693
Culture Tubes VWR International 60818-576
T75 flasks Celltreat 229340
T182 flasks Celltreat 229350
1x PBS Corning 21-040-CV
RPMI 1640 with L-glutamine Corning 10-040-CV
DMEM with L-glutamine and 4.5 g/L glucose Corning 10-017-CV
Fetal Bovine Serum (FBS) Atlas Biologicals FP-0500-A
Tragacanth Powder MP Bio MP 104792
Crystal Violet Amresco 0528-1006
Ethanol Denatured VWR International BDH1156-1LP
6 well plate Celltreat 229106
12 well plate Celltreat 229111
Sequencing Oligos IDT see table 1
Qubit 3.0 ThermoFisher Qubit 3.0 other methods are acceptable.
Qubit dsDNA BR Assay Kit ThermoFisher Q32850 other methods are acceptable.
Qubit RNA HS Assay Kit ThermoFisher Q32852 other methods are acceptable.
Class II Biosafety Cabinet Varies N/A This is necessary for live-virus work.

Referências

  1. Kindhauser, M. K., Allen, T., Frank, V., Santhana, R. S., Dye, C. Zika: the origin and spread of a mosquito-borne virus. Bull World Health Organ. 94 (9), 675C-686C (2016).
  2. Oehler, E., et al. Zika virus infection complicated by Guillain-Barre syndrome–case report, French Polynesia, December 2013. Euro Surveill. 19 (9), (2014).
  3. Li, D., Aaskov, J., Lott, W. B. Identification of a cryptic prokaryotic promoter within the cDNA encoding the 5′ end of dengue virus RNA genome. PLoS One. 6 (3), e18197 (2011).
  4. Pu, S. Y., et al. A novel approach to propagate flavivirus infectious cDNA clones in bacteria by introducing tandem repeat sequences upstream of virus genome. J Gen Virol. 95 (Pt 7), 1493-1503 (2014).
  5. Pu, S. Y., et al. Successful propagation of flavivirus infectious cDNAs by a novel method to reduce the cryptic bacterial promoter activity of virus genomes. J Virol. 85 (6), 2927-2941 (2011).
  6. Rice, C. M., Grakoui, A., Galler, R., Chambers, T. J. Transcription of infectious yellow fever RNA from full-length cDNA templates produced by in vitro ligation. New Biol. 1 (3), 285-296 (1989).
  7. Yun, S. I., Kim, S. Y., Rice, C. M., Lee, Y. M. Development and application of a reverse genetics system for Japanese encephalitis virus. J Virol. 77 (11), 6450-6465 (2003).
  8. Gualano, R. C., Pryor, M. J., Cauchi, M. R., Wright, P. J., Davidson, A. D. Identification of a major determinant of mouse neurovirulence of dengue virus type 2 using stably cloned genomic-length cDNA. J Gen Virol. 79 (Pt 3), 437-446 (1998).
  9. Johansen, I. E. Intron insertion facilitates amplification of cloned virus cDNA in Escherichia coli while biological activity is reestablished after transcription in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 93 (22), 12400-12405 (1996).
  10. Shan, C., et al. An Infectious cDNA Clone of Zika Virus to Study Viral Virulence, Mosquito Transmission, and Antiviral Inhibitors. Cell Host Microbe. 19 (6), 891-900 (2016).
  11. Schwarz, M. C., et al. Rescue of the 1947 Zika Virus Prototype Strain with a Cytomegalovirus Promoter-Driven cDNA Clone. mSphere. 1 (5), (2016).
  12. Tsetsarkin, K. A., et al. A Full-Length Infectious cDNA Clone of Zika Virus from the 2015 Epidemic in Brazil as a Genetic Platform for Studies of Virus-Host Interactions and Vaccine Development. MBio. 7 (4), (2016).
  13. Gadea, G., et al. A robust method for the rapid generation of recombinant Zika virus expressing the GFP reporter gene. Virology. 497, 157-162 (2016).
  14. Kapoor, M., Zhang, L., Mohan, P. M., Padmanabhan, R. Synthesis and characterization of an infectious dengue virus type-2 RNA genome (New Guinea C strain). Gene. 162 (2), 175-180 (1995).
  15. Messer, W. B., et al. Development and characterization of a reverse genetic system for studying dengue virus serotype 3 strain variation and neutralization. PLoS Negl Trop Dis. 6 (2), e1486 (2012).
  16. Kinney, R. M., et al. Avian virulence and thermostable replication of the North American strain of West Nile virus. J Gen Virol. 87 (Pt 12), 3611-3622 (2006).
  17. Chang, A. C., Cohen, S. N. Construction and characterization of amplifiable multicopy DNA cloning vehicles derived from the P15A cryptic miniplasmid. J Bacteriol. 134 (3), 1141-1156 (1978).
  18. Weger-Lucarelli, J., et al. Development and Characterization of Recombinant Virus Generated from a New World Zika Virus Infectious Clone. J Virol. 91 (1), (2017).
  19. Roberts, P. L., Lloyd, D. Virus inactivation by protein denaturants used in affinity chromatography. Biologicals. 35 (4), 343-347 (2007).
  20. Baer, A., Kehn-Hall, K. Viral concentration determination through plaque assays: using traditional and novel overlay systems. J Vis Exp. (93), e52065 (2014).
  21. Weger-Lucarelli, J., et al. Development and Characterization of Recombinant Virus Generated from a New World Zika Virus Infectious Clone. J Virol. , (2016).
  22. Grubaugh, N. D., et al. Genetic Drift during Systemic Arbovirus Infection of Mosquito Vectors Leads to Decreased Relative Fitness during Host Switching. Cell Host Microbe. 19 (4), 481-492 (2016).

Play Video

Citar este artigo
Weger-Lucarelli, J., Duggal, N. K., Brault, A. C., Geiss, B. J., Ebel, G. D. Rescue and Characterization of Recombinant Virus from a New World Zika Virus Infectious Clone. J. Vis. Exp. (124), e55857, doi:10.3791/55857 (2017).

View Video